用区域气候模式对1951——2000年我国夏季降水的模拟

为了检验区域气候模式对我国夏季降水的模拟能力,利用高分辨率区域气候模式RegCM3对1951?2000年的夏季中国区域降水进行了数值模拟。初始值及边界值取自美国国家环境预测中心(NCEP)和国家大气中心(NCAR)的全球再分析资料。每年的模拟积分时段从5月1日开始到9月1日结束, 但是每年降水量的分析只使用6?8月的模拟结果。主要结论如下: (1) 从全国平均总降水量看,该区域模式的模拟结果与观测比较接近,明显好于NCEP的降水资料,但模拟的降水量空间分布不理想; (2) 从降水量距平的空间分布来看,该区域模式对我国的东北夏季降水的模拟结果明显好于全国其他地区,黄河中下游最差; (3) 从时间分布上看,该模式模拟能力呈现出明显的年代际变化,20世纪60年代及90年代模拟较好,也比较稳定,70年代及80年代的模拟能力呈大起大落不稳定状态; (4) 模式未能模拟出70—80年代我国降水偏少的观测事实,说明模式对我国夏季降水年代际变率的模拟能力不足。     

对流解析区域气候模式对青藏高原降水模拟能力的研究

以中国科学院区域气候-环境重点实验室研制的区域环境集成系统模式(RIEMS 2.0)为基础,采用中国科学院资源与环境数据中心提供的植被类型数据和北京师范大学提供的中国土壤质地数据,以及美国地质调查局提供的月植被覆盖度资料,进行模式本地化,从而建成了青藏高原对流解析区域气候模式．利用该模式对青藏高原进行了2001—2018年连续积分模拟,重点考察了区域气候模式在水平分辨率为9 km条件下对青藏高原降水模拟能力,结果表明:1）模式能够较好地模拟年、雨季降水的空间分布特征以及不同区域降水年变化,同时,模式模拟降水较观测偏多,偏差为13.01%~39.95%;区域气候模式模拟青藏高原降水较国际耦合模式“比较计划第六阶段（CMIP6）”45个全球模式模拟试验结果的年降水空间分布和强度有明显提高,并且更加接近观测值．2）模式能够较好地模拟出年降水时间和4个不同等级降水事件空间分布,特别是5~10、10~20、>20 mm这3个不同等级降水时间接近观测值．3）模式能够较好地模拟出青藏高原不同区域候平均降水随时间演变,降水强度除半干旱藏南地区较观测明显偏多外,对其他地区模式模拟的降水都非常接近观测值,同时与观测值之间相关系数为0.901~0.981,都通过99%置信度检验,与观测值之间的均方根误差为0.37~0.99 mm·d?1,其中对于极度干旱的柴达木地区候平均降水也能够较好地模拟出来,相关系数达到0.919;对青藏高原西南的南羌塘地区模拟最好,相关系数达到0.981．4）该研究表明采用青藏高原对流解析区域气候模式进行动力降尺度后,解决青藏高原等地区缺乏长时间序列高时空分辨率的气象数据集的瓶颈问题,为青藏高原气候和环境未来变化、生态安全屏障建设等提供坚实可靠的科学数据基础．      

区域气候模式的发展及研究进展

进入20世纪90年代以来,区域气候模拟研究的进展更加明显。文中将着重分析全球气候模式对区域气候模拟的可靠性与不确定性;国内外对区域气候的模拟研究进展。     

气候嵌套模式的进展及双向嵌套模式对降水的模拟

区域气候模式发展的回顾表明区域气候模式在近20年来取得了长足的进步,将它与全球大气环流模式进行嵌套是研究区域气候变化的有效方法。单向嵌套是目前区域气候研究的主要手段,对区域气候的模拟和预测有明显的改进,加深了人们对区域气候变化的认识;双向嵌套能够体现不同尺度大气运动之间的相互作用,是区域气候变化研究的发展方向,尽管实现的难度很大,但模拟的结果明显优于单向嵌套。利用一个双向嵌套模式进行数值试验,结果表明它能够成功模拟我国南方的降水。     

荒漠化扩展对我国区域气候变化影响的数值模拟

使用区域气候模式RegCM3研究了西北沙漠面积变化对我国区域气候变化的影响．共设计了3组试验：控制试验A、沙漠面积扩展试验B、在试验B基础上增大粗糙高度的试验C．分析表明：中国西北沙漠区扩展后对中国夏季降雨量和中国夏季风有明显影响．结果表明：植被退化、荒漠化加剧会导致季风减弱,降水量减少,增大地面粗糙高度后的影响更为显著．     

P-σ坐标系区域气候模式对冬夏季月平均场的模拟试验

在钱永甫等（１９８５）研制的Ｐσ混合坐标系原始方程模式的基础上,发展了一个有限区域的嵌套细网格数值模式,并首先用于区域气候的模拟试验．利用ＧＦＤＬ１０年的月平均资料做嵌套,分别对１月和７月的气候平均场做了模拟,模拟的雨带及气压系统的位置和强度与实际场基本一致,模式较准确地再现了冬,夏季的区域气候特征,初步表明本模式可用于短期区域气候的数值模拟和预测     

中国西南地区近50年夏季降水的气候特征

利用中国西南地区103个气象观测站1961年1月1日-2010年12月31日的逐日降水量资料,采用旋转经验正交函数分解、突变分析、小波分析等方法对该地区近50年夏季降水的空间异常分布、演变规律、突变及周期特征进行了诊断分析.结果表明:西南地区近50年夏季降水标准化距平场可以划分为七个分区,并根据夏季降水的年代际变化特征将其归为五种类型,即明显增加型、缓慢增加型、平缓变化型、缓慢减少型和明显减少型.近50年夏季降水量在川东渝北和川西高原地区明显增加,而四川盆地则明显减少;贵北渝南和贵南桂北地区呈南北相反的缓慢增加(减少)趋势,云南地区呈东西相反的平缓减少(增加)趋势.夏季降水突变点多集中在20世纪70年代、90年代和21世纪初.且都存在一个准14年尺度的变化周期.     

区域气候模式和大气化学模式对中国地区气候变化和对流层臭氧分布的模拟

在区域气候模式的基础上引入了对流层大气化学模式，并实现两的双向反馈连接，利用该模式系统模拟中国地区对流层大气臭氧和区域气候，发现东亚季风是影响中国地区对流层大气臭氧分布的重要原因，并且对流层臭氧分布局域性较为明显。模拟也得到了模拟区域气候的四个典型月特征，并与分析资料对比验证了所得结果。此外利用大气化学模式计算的臭氧反馈到区域气候模型中，模拟对流层臭氧增加背景下。模拟区域内晴空辐射强迫的变化。     

模拟区域气候变化的模式系统的建立及其效能检验

建立了一个富有特色的模拟区域气候变化的模式系统．该模式系统对模式中陡峭地形的处理方法进行了改进，并且在云量参数化方案中考虑了大气的动力学结构．其中大气模式与海洋模式和土壤模式简单耦合，和ＧＣＭ单向嵌套以反映大气环流背景对区域气候的影响．通过对模拟结果的比较和检验，发现区域模式对侧边界条件的依赖性很强，客观真实的侧边界条件是模式能够正确模拟区域气候要素的最重要的条件之一．模式分辨率的提高，中尺度强迫如地形高度和下垫面类型的细致刻划，都有利于气候要素场特别是边界层和地表气候状况模拟效果的改善．     

一个耦合水文模型的区域气候模式的模拟研究

将一个区域气候模式和一个水模型耦合，模拟研究了降水及入渗能力非匀性对区域气候模拟的影响。结果表明，陆面气候的模拟对两种非均匀性是敏感的，特别是入渗能力非匀性考虑后，较大地提高了我国湿润地区的径流比，与实际观测较为一致。     

区域气候模式RegCM3产流方案的改进及数值试验

用改进的水文模型与详细陆面方案、大气模式耦合的区域气候模式模拟研究了夏季风气候陆面水文、气候特征．针对区域气候模式RegCM3中陆面方案BATS地表产流方案的不足，将更符合观测实际地考虑入渗和降水非均匀性的地表产流方案VXM并入BATS，利用改进后的区域气候模式模拟了我国1990、1991和1998年的夏季风气候，并采用我国160站的月降水资料及UNH-GRDC（University of New Hampshire，USA-Global Runoff Data Center）月径流资料对1990、1991模拟结果进行了验证．结果表明，地表产流方案的改进对区域气候模式RegCM3模拟降水的影响不大，但模拟的径流有较大提高目与实测更为一致．     

Community Climate Model 3模拟夏季极端降水的初步分析

采用累积频率的统计方法和Community Climate Model 3(CCM3)模拟的10年逐日降水结果,分析了模拟的夏季极端降水事件的时空分布特征.结果表明,CCM3模拟的极端降水阈值的大值区主要在我国黄河和长江流域的上游、印度半岛及其邻近海域和孟加拉湾及其北部地区.CCM3能够模拟出我国长江流域极端降水量与极端降水日数显著增加的趋势.对极端降水平均强度、降水日数以及极端降水量与总降水量比值的经验正交函数(EOF)分析可知,我国大部分地区的极端降水基本呈现同相变化,且以长江和黄河中游地区较为显著.CCM3模式基本能够模拟出观测到的极端降水阈值与总降水、极端降水日数及其距平的高空间相关性.     

基于区域气候模式与作物干旱模式嵌套技术的华北农业干旱监测预测

2002年和2003年在山东农业大学布置相关农学实验,利用便携式光合作用测定仪Licor-6400测定了冬小麦叶片光合作用速率等大量作物生理生态参数,建立了作物干旱模式,并连接区域气候模式相似文献   

中国小冰期区域气候演化研究

在我国不同地区通过不同代用资料如冰芯、树轮、孢粉、湖泊沉积物、历史文献记录等恢复的小冰期气候的基础上, 分析总结了小冰期我国气候演化的区域分异特征,并探讨其原因机制,力图为未来气候变化提供参考。     

SOM 方法在中国东部夏季降水分型中的应用

使用自组织映射(SOM)和经验正交函数(EOF)两种方法, 对比分析中国东部地区夏季日平均和季节平均的降水分型。结果表明, SOM比EOF能够更真实地描述降水分布。SOM得到的夏季降水分型的空间结构能够很好地用850 hPa的风扰动和700 hPa的比湿扰动解释。作为事后问题, 850 hPa的高度扰动负值中心能够很好地解释对应的降水落区; 但作为预报问题, 强降水不仅由数值模式预报中的负值高度扰动决定, 还受制于水汽和温度扰动等因素。     

十七世纪以来华北中部夏季降水的特征、趋势与影响

本文通过华北中部12务夏季降水曲线的主成分分析,得到代表大区域的夏季降水变化的PPC-1序列．分析显示十七世纪的开始,华北中部是比较湿润的,中叶出现较大的波动,而下半叶降水较为正常;十八世纪整体较为湿润;十九世纪以来,降水呈现下降趋势且年际变化显著增大．谱分析结果显示,夏季降水具有23．8年、8．6年、7．0年和2—5年的显著周期．在假定人类活动强度和其他控制因素不变的情境下,未来4JD年（2011—2050AD）,华北中部地区的夏季降水总体呈现显著下降的趋势．最后,通过分析降水变率与社会进程的时间耦合,认为近四百年来气候变化对中国农耕社会的稳定性具有显著影响．